KR102066984B1 - 막 두께 모니터 및 막 두께 측정 방법 - Google Patents

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Abstract

[과제] 금속막 등의 비교적 딱딱한 막의 막 두께와 유기막 등의 비교적 부드러운 막의 막 두께를 각각 정밀하게 측정할 수 있는 막 두께 모니터 및 막 두께 측정 방법을 제공한다.
[해결 수단] 증착원을 가지는 성막 장치에 설치된 수정 진동자의 공진 주파수 변화에 따라 증착막의 막 두께를 측정하는 막 두께 측정 방법에 있어서, 상기 수정 진동자의 공진 주파수 부근을 전기적으로 소인 함으로써 컨덕턴스의 최대치의 1/2을 부여하는 반값 주파수 F1, F2 (F1＜F2)와, 상기 반값 주파수 F1, F2에서 산출되는 반값 반폭 Fw (Fw = (F1-F2)/2)의 시간 변화 ΔFw을 취득하고, 측정된 상기 반값 반폭의 시간 변화 ΔFw가 소정치 이하인 경우, 상기 수정 진동자의 공진 주파수 변화 ΔFs (ΔFs = fq-fc)를 식(1)에서 산출하고, 측정된 상기 반값 반폭의 시간 변화 ΔFw이 상기 소정치를 초과하는 경우에는 상기 수정 진동자의 공진 주파수 변화 ΔFs을 식(2)에서 산출한다.

Description

막 두께 모니터 및 막 두께 측정 방법{FILM-THICKNESS MONITOR AND FILM-THICKNESS DETERMINATION METHOD}
본 발명은, 수정 진동자의 공진 주파수의 변화에 근거해 막 두께(膜厚)를 측정하는 막 두께 모니터 및 막 두께 측정 방법에 관한 것이다.
종래, 진공 증착 장치 등의 성막 장치에서, 기판에 성막되는 막의 두께 및 성막 속도를 측정하기 위해, 수정 진동자를 이용한 미량의 질량 변화를 계측하는 방법(QCM: Quartz Crystal Microbalance)이라는 기술이 이용되고 있다. 이 방법은, 챔버 내에 배치되어 있는 수정 진동자의 공진 주파수가, 증착물의 퇴적에 의한 질량 증가에 의해 저하하는 것을 이용한 것이다. 따라서, 수정 진동자의 공진 주파수의 변화를 측정 함으로써, 막 두께 및 성막 속도를 측정하는 것이 가능해진다.
근년, 유기 EL(Electro-Luminescence) 소자의 제조 분야에서는, 유기층의 성막에 진공 증착법이 넓게 이용되고 있다. 예를 들면, 유기 EL 디스플레이 등에 있어서는, 화소 사이에서의 유기층의 막 두께의 편차가 화질에 큰 영향을 미치기 때문에, 고정밀의 막 두께 제어가 요구된다.
한편, 이런 종류의 막 두께 센서는, 착막량(着膜量)의 증가에 따라, 수정 진동자의 공진 주파수가 서서히 저하하여, 소정의 주파수에 이르면, 이미 안정된 막 두께 측정을 실시할 수 없을 정도로 주파수의 변동이 커진다. 이 때문에, 공진 주파수가 소정 이상 저하한 경우에는, 수명이 다한 것으로 판단되어 수정 진동자의 교환이 실시된다. 그 교환을 용이하게 실시하기 위해, 예를 들면 특허문헌 1에는, 사용하는 수정 진동자를 개별적으로 절환(切換) 가능하게 구성된 센서 헤드가 기재되어 있다.
특허문헌 1: 일본 특개 2003-139505호 공보
QCM을 이용한 막 두께 모니터에는, 이하의 식(1)에서 나타내는 계산식이 이용되고 있다. 식 중, ρf는, 막의 밀도(g/cm3), tf는, 막의 두께(nm), ρq는, 수정 진동자의 밀도(g/cm3), tq는, 수정 진동자의 두께(nm), Z는, 음향 임피던스비, fq는, 미성막 시의 수정 진동자의 주파수(Hz), fc는, 성막 후의 수정 진동자의 주파수(Hz)이다.
수학식 1
Figure 112017012986110-pct00001
상기 식(1)은, 금속막이나 산화막과 같이 비교적 딱딱한 막의 막 두께의 산출에는 적합하다. 그렇지만, 유기막과 같이 비교적 부드러운 막의 측정에는 적합하지 않다는 문제가 있다. 또한, 한 대의 막 두께 모니터로 금속막이나 산화막 등의 비교적 딱딱한 막과 유기막 등과 같은 비교적 부드러운 막의 쌍방의 막 두께를 각각 높은 정밀도로 측정하는 기술이 요구되고 있다.
이상과 같은 사정을 감안하여, 본 발명의 목적은, 금속막 등의 비교적 딱딱한 막의 막 두께와 유기막 등의 비교적 부드러운 막의 막 두께를 각각 고정밀도로 측정하는 것이 가능한 막 두께 모니터 및 막 두께 측정 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 형태에 따른 막 두께 모니터는, 증착원을 가지는 성막 장치에 설치된 수정 진동자의 공진 주파수 변화에 근거해 증착막의 막 두께를 측정하는 막 두께 모니터에 있어서, 측정부와 연산부를 구비한다.
상기 측정부는, 상기 수정 진동자의 공진 주파수 부근을 전기적으로 소인(掃引) 함으로써 컨덕턴스의 최대치의 1/2을 부여하는 반값 주파수 F1, F2 (F1＜F2)와, 상기 반값 주파수 F1, F2로부터 산출되는 반값 반폭 Fw (Fw = (F1-F2)/2)의 시간 변화 ΔFw를 취득한다.
상기 연산부는, 측정된 상기 반값 반폭의 시간 변화 ΔFw가 소정치 이하인 경우는, 상기 수정 진동자의 공진 주파수 변화 ΔFs (ΔFs = fq-fc)를 식(1)에서 산출하고, 측정된 상기 반값 반폭의 시간 변화 ΔFw가 상기 소정치를 초과하는 경우는, 상기 수정 진동자의 공진 주파수 변화 ΔFs를 식(2)에서 산출한다.
수학식 1
Figure 112017012986110-pct00002
수학식 2
Figure 112017012986110-pct00003
식 중, ρf: 막의 밀도(g/cm3), tf: 막의 두께(nm), ρq: 수정 진동자의 밀도(g/cm3), tq: 수정 진동자의 두께(nm), Z: 음향 임피던스비, fq: 미성막 시의 수정 진동자의 주파수(Hz), fc: 성막 후의 수정 진동자의 주파수(Hz), G: 복소 탄성률(G = G' + iG")(MPa), G': 저장 탄성률(MPa), G": 손실 탄성률(MPa), ω: 각(角) 주파수, F0: 수정 진동자의 기본 주파수(Hz), Zq: 수정 진동자의 전단 모드 음향 임피던스(gm/sec/cm2)이다.
상기 막 두께 모니터는, 수정 진동자의 공진 주파수의 반값 반폭의 크기에 따라 성막 재료의 경연(硬軟)을 판정하고, 그 판정 결과에 따라 상기 각 연산식을 구분하여 사용하도록 구성되어 있다. 상기 식(1)은, 금속막이나 산화막 등의 비교적 딱딱한 막의 측정에 이용되고, 상기 식(2)는, 막의 복소 탄성률을 고려한 연산식이며, 유기막 등의 비교적 부드러운 막의 측정에 이용된다. 이에 따라, 금속막이나 산화막 등의 비교적 딱딱한 막의 막 두께와 유기막 등과 같은 비교적 부드러운 막의 막 두께를 각각 고정밀도로 측정할 수 있다.
본 발명의 일 형태에 따른 막 두께 측정 방법은, 증착원을 가지는 성막 장치에 설치된 수정 진동자의 공진 주파수 변화에 근거해 증착막의 막 두께를 측정하는 막 두께 측정 방법에 있어서, 상기 수정 진동자의 공진 주파수 부근을 전기적으로 소인 함으로써 컨덕턴스의 최대치의 1/2를 부여하는 반값 주파수 F1, F2 (F1＜F2)와, 상기 반값 주파수 F1, F2로부터 산출되는 반값 반폭 Fw (Fw = (F1-F2)/2)의 시간 변화 ΔFw를 취득하는 것을 포함한다.
측정된 상기 반값 반폭의 시간 변화 ΔFw가 소정치 이하인 경우는, 상기 수정 진동자의 공진 주파수 변화 ΔFs (ΔFs = fq-fc)는, 식(1)에서 산출된다.
한편, 측정된 상기 반값 반폭의 시간 변화 ΔFw가 상기 소정치를 초과하는 경우는, 상기 수정 진동자의 공진 주파수 변화 ΔFs는, 식(2)에서 산출된다.
수학식 1
Figure 112017012986110-pct00004
수학식 2
Figure 112017012986110-pct00005
식 중, ρf: 막의 밀도(g/cm3), tf: 막의 두께(nm), ρq: 수정 진동자의 밀도(g/cm3), tq: 수정 진동자의 두께(nm), Z: 음향 임피던스비, fq: 미성막 시의 수정 진동자의 주파수(Hz), fc: 성막 후의 수정 진동자의 주파수(Hz), G: 복소 탄성률(G = G' + iG")(MPa), G': 저장 탄성률(MPa), G": 손실 탄성률(MPa), ω: 각 주파수, F0: 수정 진동자의 기본 주파수(Hz), Zq: 수정 진동자의 전단 모드 음향 임피던스(gm/sec/cm2)이다.
본 발명에 의하면, 금속막 등의 비교적 딱딱한 막의 막 두께와 유기막 등의 비교적 부드러운 막의 막 두께를 각각 높은 정밀도로 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 성막 장치를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 막 두께 모니터를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 3은 수정 진동자의 반값 주파수와 반값 반폭과의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 4는 상기 막 두께 모니터의 작용을 설명하는 일 실험 결과이다.
도 5는 상기 막 두께 모니터의 작용을 설명하는 일 실험 결과이다.
도 6은 상기 막 두께 모니터에 의한 막 두께 측정 방법을 설명하는 플로우 차트이다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태를 설명한다.
도 1은, 본 발명의 일실시형태에 따른 성막 장치를 나타내는 개략 단면도이다. 본 실시형태의 성막 장치(10)는, 진공 증착 장치로서 구성된다.
성막 장치(10)는, 진공 챔버(11)와, 진공 챔버(11)의 내부에 배치된 증착원(12)과, 증착원(12)과 대향하는 스테이지(13)와, 진공 챔버(11)의 내부에 배치된 막 두께 센서(14)를 가진다.
증착원(12)은, 증착 재료의 증기(입자)를 발생시키는 것이 가능하게 구성된다. 본 실시형태에서, 증착원(12)은, 전원 유닛(18)에 전기적으로 접속되어 있고, 증착 재료를 가열 증발시켜 증착 재료 입자를 방출시키는 증발원을 구성한다. 증발원의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 저항 가열식, 유도 가열식, 전자빔 가열식 등의 다양한 방식이 적용 가능하다. 증발 재료는, 유기 재료, 금속재료, 금속 화합물 재료(예를 들면, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 탄화물 등) 등이어도 무방하다.
스테이지(13)는, 반도체 웨이퍼나 유리 기판 등의 성막 대상인 기판 W를, 증착원(12)을 향해 보지(保持)하는 것이 가능하게 구성되어 있다.
막 두께 센서(14)는, 소정의 공진 주파수(고유 진동수)를 가지는 수정 진동자를 내장하고, 기판 W에 퇴적한 증착막의 막 두께 및 성막 레이트를 측정하기 위한 센서 헤드를 구성한다. 막 두께 센서(14)는, 진공 챔버(11)의 내부이며 증착원(12)과 대향하는 위치에 배치되어, 전형적으로는, 스테이지(13)의 근방에 배치된다.
상기 수정 진동자에는, 예를 들면, 비교적 온도 특성이 뛰어난 SC컷 수정 진동자 혹은 AT컷 수정 진동자가 이용된다. 상기 소정의 공진 주파수는, 전형적으로는 5~6MHz이며, 본 실시형태에서는, 5MHz이다.
막 두께 센서(14)의 출력은, 측정 유닛(17)으로 공급된다. 측정 유닛(17)은, 수정 진동자의 공진 주파수의 변화에 근거하여, 상기 막 두께 및 성막 레이트를 측정하는 것과 함께, 해당 성막 레이트가 소정치가 되도록 전원 유닛(18)을 통해 증착원(12)을 제어한다. 막 두께 센서(14) 및 측정 유닛(17)은, 막 두께 모니터(100)(도 2)를 구성한다.
성막 장치(10)는, 셔터(16)를 더 가진다. 셔터(16)는, 증착원(12)과 스테이지(13)와의 사이에 배치되어, 증착원(12)으로부터 스테이지(13) 및 막 두께 센서(14)에 이르는 증착 입자의 입사 경로를 개방 혹은 차폐할 수 있도록 구성된다.
셔터(16)의 개폐는, 도시하지 않은 제어 유닛에 의해 제어된다. 전형적으로는, 셔터(16)는, 증착 개시 시, 증착원(12)에서 증착 입자의 방출이 안정될 때까지 폐색(閉塞)된다. 그리고, 증착 입자의 방출이 안정되었을 때, 셔터(16)는 개방된다. 이에 따라, 증착원(12)으로부터의 증착 입자가 스테이지(13) 상의 기판 W에 도달하고, 기판 W의 성막 처리가 개시된다. 동시에, 증착원(12)으로부터의 증착 입자는, 막 두께 센서(14)로 도달하고, 측정 유닛(17)에서 기판 W 상의 증착막의 막 두께 및 그 성막 레이트가 감시된다.
계속해서, 막 두께 모니터(100)에 대해 상세히 설명한다.
도 2는, 막 두께 모니터(100)의 일 구성 예를 나타내는 개략 블록도이다. 막 두께 모니터(100)는, 막 두께 센서(14)와 측정 유닛(17)을 가진다. 측정 유닛(17)은, 측정부(21)와, 컨트롤러(22)를 가진다.
측정부(21)는, 네트워크 애널라이저(network analyzer)로서 기능한다. 측정부(21)는, 신호 공급 회로(211)와, 측정 회로(212)를 가진다.
신호 공급 회로(211)는, 막 두께 센서(14)(센서 헤드)에 장착된 수정 진동자(20)에 전기적으로 접속되어, 주파수를 변화시키면서 교류의 입력 신호를 출력할 수 있도록 구성되어 있다.
측정 회로(212)는, 수정 진동자(20)의 출력 신호나, 신호 공급 회로(211)로부터 출력되는 입력 신호에 근거하여, 수정 진동자(20)의 공진 주파수나 위상 등의 전기적 특성을 측정하고, 컨트롤러(22)에 출력하도록 구성된다.
측정부(21)는, 수정 진동자(20)의 공진 주파수 부근을 전기적으로 소인 함으로써, 도 3에 나타낸 것처럼, 컨덕턴스의 최대치의 1/2를 부여하는 반값 주파수 F1, F2 (F1＜F2)와, 반값 주파수 F1, F2로부터 산출되는 반값 반폭 Fw (Fw = (F1-F2)/2)의 시간 변화 ΔFw를 취득한다.
컨트롤러(22)는, 전형적으로는, CPU(Central Processing Unit), RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory) 등의 컴퓨터에 이용되는 하드웨어 요소 및 필요한 소프트웨어에 의해 실현될 수 있다. CPU를 대신하여, 또는 이에 더해, FPGA(Field Programmable Gate Array) 등의 PLD(Programmable Logic Device), 혹은, DSP(Digital Signal Processor) 등이 이용되어도 무방하다.
컨트롤러(22)는, 수정 진동자(20)의 공진 주파수의 변화 ΔFs를 산출하는 「연산부」로서 구성된다. 컨트롤러(22)는, 측정부(21)에서 취득된 공진 주파수의 반값 반폭의 시간 변화 ΔFw가 소정치를 초과하는지 아닌지를 판정하고, 그 판정 결과에 따라 선택된 하나의 연산식에 의해, 수정 진동자(20)의 표면에 퇴적한 증착막의 막 두께를 측정한다.
여기서, 증착막이 금속막이나 금속 산화막 등과 같이 비교적 딱딱한 막인 경우, 전형적으로는, 이하의 식(1)에 나타내지는 Sauerbrey의 식이 이용된다.
Figure 112017012986110-pct00006
식(1) 중, ρf는, 막의 밀도(g/cm3), tf는, 막의 두께(nm), ρq는, 수정 진동자의 밀도(g/cm3), tq는, 수정 진동자의 두께(nm), Z는, 음향 임피던스비, fq는, 미성막 시의 수정 진동자의 주파수(Hz), fc는, 성막 후의 수정 진동자의 주파수(Hz)이다.
한편, 상기 식(1)에서는, 수정 진동자의 등가 저항의 증가분(ΔR1)이나 공진 주파수의 반값 반폭의 증가분(ΔFw)은 고려되어 있지 않다. 즉, 식(1)은 막의 탄성률을 실수(實數)로서 처리하고 있다. 따라서, 유기막 등과 같은 비교적 부드러운 막에서, 예를 들면, 기본 주파수 5MHz의 수정 진동자에 45㎛의 유기막(Alq3 (트리스(8-퀴노리노레이토)알루미늄))(Alq3, (tris(8-quinolinolato) Aluminum)이 퇴적한 경우, 공진 주파수의 변화 ΔFs (ΔFs = fc-fq), ΔR1, ΔFw의 값은 이하와 같이 되어, ΔR1 및 ΔFw의 값을 무시할 수 없게 된다.
ΔFs = -519470 Hz, ΔR1 = 3454Ω, ΔFw = 4163Hz
그래서 본 실시형태에서는, 금속막이나 금속 산화막보다 부드러운 유기막의 막 두께의 측정 시, 공진 주파수의 변화 ΔFs의 연산에 이하의 식(2)이 이용된다.
Figure 112017012986110-pct00007
식(2) 중, G는 복소 탄성률(G = G' + iG")(MPa), G'는 저장 탄성률(동적 탄성률)(MPa), G"는 손실 탄성률(동적 손실)(MPa), ω는 각 주파수, ρf는, 막의 밀도(g/cm3), F0는, 수정 진동자의 기본 주파수(Hz), Zq는, 수정 진동자의 전단 모드 음향 임피던스(gm/sec/cm2)이다.
이하, 식(2)의 도출 방법에 대해 설명한다.
탄성률을 복소 탄성률 G (G = G' + iG" (G"≠0))로서 생각하면, 수정 진동자 표면에서의 막의 음향 임피던스 ZL는, 다음의 식(3)으로 나타내진다.
Figure 112017012986110-pct00008
식(3)에 있어서, 식(4)일 때, 식(3)의 tan항을 테일러 전개하면, 식(3)은, 식(5)에 근사할 수 있다.
Figure 112017012986110-pct00009
Figure 112017012986110-pct00010
또한, 식(5)는, 식(6)으로 변형할 수 있다.
Figure 112017012986110-pct00011
이 때, 수정 진동자의 직렬 공진 주파수의 변화(ΔFs)는, 식(7)로 나타내진다. 또한, 식(7)은, 식(2)와 동의(同議)이다.
Figure 112017012986110-pct00012
게다가, 반값 반폭의 변화(ΔFw)는, 식(8)로 나타내진다.
Figure 112017012986110-pct00013
여기서, 증착 재료로서의 유기 재료가 Alq3 (트리스(8-퀴노리노레이토) 알루미늄)인 경우, 상술한 막 두께 45㎛일 때의 G' 및 G"의 값은 각각 이하와 같다.
G' = 8.458×108, G" = 9.987×106
G'와 G"의 값을 바꾸었을 때의 5MHz의 수정 진동자에서의 막 두께와 공진 주파수는 도 4와 같다. 한편, 도 5는, 식(1)에서, 음향 임피던스비(Z)의 값을 바꾸었을 때의 막 두께와 공진 주파수와의 관계를 나타내는 일 실험 결과이다.
도 4에 나타낸 것처럼, 복소 탄성률 G (G = G' + iG")를 바꾸었을 때의 막 두께와 공진 주파수와의 관계는, 도 5에 나타낸 것처럼 음향 임피던스비 Z를 바꾸었을 때의 막 두께와 공진 주파수와의 관계와 유사한 커브를 그리므로, 탄성률을 복소수로서 취급 함으로써, 반값 반폭의 증가(ΔFw)를 설명할 수 있게 된다.
다음으로, 이상과 같이 구성되는 막 두께 모니터(100)의 동작에 대해 설명한다. 도 6은 막 두께 모니터(100)의 동작을 설명하는 플로우 차트이다.
성막 장치(10)에서 증착이 개시되면, 막 두께 모니터(100)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 수정 진동자(20)의 공진 주파수 부근을 전기적으로 소인(스위프(sweep)) 하도록 신호 공급 회로(211)의 발진을 제어 함으로써, 컨덕턴스의 최대치의 1/2을 부여하는 반값 주파수 F1, F2 (F1＜F2)를 취득한다. 측정 회로(212)는, 반값 주파수 F1, F2에 근거하여, 수정 진동자의 공진 주파수 F0의 반값 반폭 Fw (Fw = (F1-F2)/2)의 시간 변화 ΔFw를 취득한다(스텝 101).
컨트롤러(22)는, ΔFw가 소정치 α 이하인 경우, 증착막이 금속막 등과 같이 비교적 딱딱한 막이라고 판정하고, 수정 진동자(20)의 공진 주파수 변화 ΔFs (ΔFs = fq-fc)를 식(1)에 의해 산출한다(스텝 102, 103). 식(1) 중의 파라미터(밀도, 음향 임피던스비 등)는, 증착 재료에 따라 적절히 정해지는 물성치가 이용된다. 이러한 파라미터는, 사전에 컨트롤러(22)에 격납된다.
한편, 컨트롤러(22)는, ΔFw가 소정치 α를 초과하는 경우, 증착막이 유기막 등과 같이 비교적 부드러운 막이라고 판정하고, 수정 진동자(20)의 공진 주파수 변화 ΔFs를 식(2)에 의해 산출한다(스텝 102, 104). 식(2) 중의 파라미터(밀도, 복소 탄성률 등)는, 증착 재료에 따라 적절히 정해지는 물성치가 이용된다. 이러한 파라미터는, 사전에 컨트롤러(22)에 격납된다.
소정치 α의 값은 특별히 한정되지 않고, 증착 재료의 종류나 막 두께의 크기, 산출 정도 등에 따라 적절히 설정 가능하다. 전형적으로는, 소정치 α는, 100 Hz 이상 1000 Hz 이하의 범위에서 설정된다.
이상과 같이 본 실시형태의 막 두께 모니터(100)에 의하면, 수정 진동자의 공진 주파수의 반값 반폭의 크기에 따라 성막 재료의 경연을 판정하고, 그 판정 결과에 따라 상기 (1) 및 (2)의 연산식을 구분하여 사용하도록 구성되어 있다. 이에 따라, 금속막이나 산화막 등의 비교적 딱딱한 막의 막 두께와 유기막 등과 같은 비교적 부드러운 막의 막 두께를 각각 높은 정밀도로 측정할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 의하면, 한 대의 막 두께 모니터로 딱딱함이 상이한 복수의 성막 재료의 막 두께를 정밀도 좋게 측정할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상술의 실시형태로만 한정되는 것은 아니며 다양한 변경을 가할 수 있음은 물론이다.
예를 들면, 이상의 실시형태에서는, 성막 장치로서, 진공 증착 장치를 예로 들어 설명했지만, 이에 한정되지 않으며, 스퍼터링 장치(sputtering system) 등의 다른 성막 장치에도 본 발명은 적용 가능하다. 스퍼터링 장치의 경우, 증착원은, 타겟을 포함하는 스퍼터링 캐소드로 구성된다.
10 … 성막 장치
11 … 진공 챔버
12 … 증착원
14 … 막 두께 센서
17 … 측정 유닛
20 … 수정 진동자
21 … 측정부
22 … 컨트롤러
211 … 신호 공급 회로
212 … 측정 회로

Claims (2)

  1. 증착원을 가지는 성막 장치에 설치된 수정 진동자의 공진 주파수 변화에 근거해 증착막의 막 두께를 측정하는 막 두께 모니터에 있어서,
    상기 수정 진동자의 공진 주파수 부근을 전기적으로 소인 함으로써 컨덕턴스의 최대치의 1/2을 부여하는 반값 주파수 F1, F2 (F1＜F2)와, 상기 반값 주파수 F1, F2로부터 산출되는 반값 반폭 Fw (Fw = (F1-F2)/2)의 시간 변화 ΔFw를 취득하는 측정부와,
    측정된 상기 반값 반폭의 시간 변화 ΔFw에 근거하여, 상기 증착막의 경연(硬軟)을 판정하고, 상기 증착막이 딱딱한 경우는, 상기 수정 진동자의 공진 주파수 변화 ΔFs (ΔFs = fq-fc)를 식(1)에서 산출하고, 상기 증착막이 부드러운 경우는, 상기 수정 진동자의 공진 주파수 변화 ΔFs를 식(2)에서 산출하는 연산부
    를 구비하는 막 두께 모니터.
    수학식 1
    Figure 112018094114114-pct00014

    수학식 2
    Figure 112018094114114-pct00015

    (식 중, ρf: 막의 밀도(g/cm3), tf: 막의 두께(nm), ρq: 수정 진동자의 밀도(g/cm3), tq: 수정 진동자의 두께(nm), Z: 음향 인피던스비, fq: 미성막 시의 수정 진동자의 주파수(Hz), fc: 성막 후의 수정 진동자의 주파수(Hz), G: 복소 탄성률(G = G' + iG")(MPa), G': 저장 탄성률(MPa), G": 손실 탄성률(MPa), ω: 각 주파수, F0: 수정 진동자의 기본 주파수(Hz), Zq: 수정 진동자의 전단 모드 음향 인피던스(gm/sec/cm2)로 한다.)
  2. 증착원을 가지는 성막 장치에 설치된 수정 진동자의 공진 주파수 변화에 근거해 증착막의 막 두께를 측정하는 막 두께 측정 방법에 있어서,
    상기 수정 진동자의 공진 주파수 부근을 전기적으로 소인 함으로써 컨덕턴스의 최대치의 1/2를 부여하는 반값 주파수 F1, F2 (F1＜F2)와, 상기 반값 주파수 F1, F2로부터 산출되는 반값 반폭 Fw (Fw = (F1-F2)/2)의 시간 변화 ΔFw를 취득하고,
    측정된 상기 반값 반폭의 시간 변화 ΔFw에 근거하여, 상기 증착막의 경연(硬軟)을 판정하고, 상기 증착막이 딱딱한 경우는, 상기 수정 진동자의 공진 주파수 변화 ΔFs (ΔFs = fq-fc)를 식(1)에서 산출하고, 상기 증착막이 부드러운 경우는, 상기 수정 진동자의 공진 주파수 변화 ΔFs를 식(2)에서 산출하는
    막 두께 측정 방법.
    수학식 1
    Figure 112018094114114-pct00016

    수학식 2
    Figure 112018094114114-pct00017

    (식 중, ρf: 막의 밀도(g/cm3), tf: 막의 두께(nm), ρq: 수정 진동자의 밀도(g/cm3), tq: 수정 진동자의 두께(nm), Z: 음향 임피던스비, fq: 미성막 시의 수정 진동자의 주파수(Hz), fc: 성막 후의 수정 진동자의 주파수(Hz), G: 복소 탄성률(G = G' + iG")(MPa), G': 저장 탄성률(MPa), G": 손실 탄성률(MPa), ω: 각 주파수, F0: 수정 진동자의 기본 주파수(Hz), Zq: 수정 진동자의 전단 모드 음향 임피던스(gm/sec/cm2)로 한다.)
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